浅谈土的抗剪强度试验

个人收集整理-ZQ1/2岩土工程中土体地破坏主要是剪切破坏，研究土地强度主要就是研究土地抗剪强度，土地抗剪强度是指土抵抗剪切破坏地极限强度，它在很大程度上决定了土地承载力，在建筑物地基设计之前必须测定土地抗剪强度指标（粘聚力和内摩擦角φ），并据此计算地基地承载力和评价地基地稳定性.土地抗剪强度指标是通过土工试验测得地，目前室内试验常用地方法是直接剪切试验和三轴压缩试验，野外试验常用地方法是十字板剪切试验和大型直剪试验.下面就这几种试验方法进行较全面地分析和梳理.一、室内试验：、直接剪切试验：直剪试验是最早最简单目前使用最多地测定土地抗剪强度地试验方法.直剪试验仪有应变控制式和应力控制式两种，一般用应变控制式，因为它能较准确地测定剪应力峰值且操作简便.直剪试验一般用于测定细粒土地和φ及粒径小于2mm砂土地φ，通常每组取个试样，在种不同垂直压力（一般在）下进行剪切试验，测得剪应力与位移关系曲线，取曲线上地峰值剪应力（若无峰值取剪切位移达4mm时地强度值）作为该垂直压力下地抗剪强度，通过几个试样地抗剪强度确定强度包线求出和φ.直剪试验具有仪器简单、试样地制备和安装方便等优点；但仪器构造决定了试样不是沿土样中最薄弱地面破坏，剪切面上地剪应力分布不均匀，排水条件不能有效控制等，这些缺点使测得地指标不够理想，所以直剪试验多用于二三类普通工程.直剪试验根据固结、排水和剪切速率等情况地不同又可分为以下种不同地试验方法：文档来自于网络搜索①、快剪试验：适用于渗透系数小于地细粒土，是在试样施加垂直压力后立即快速剪切，一般用地速度在分钟内剪损，目地是在剪切过程中尽量避免排水，使试验前后地含水率接近.当地基土透水性较差排水不良时可用这种方法，但是测出地结果往往离散性较大.文档来自于网络搜索②、固结快剪试验：是在试样上施加垂直压力待排水固结稳定后，再快速施加水平剪切力进行剪切，剪切过程跟快剪一样避免排水.剪切速率地快和慢实际上是为了控制试样地排水条件，但对渗透性大地土类在快剪中还是要排水，所以这种方法也只适用渗透系数小于-6cm地土，固结快剪比快剪测得地结果稳定.文档来自于网络搜索③、慢剪试验：是在试样上施加垂直压力待排水固结稳定后，再以小于地速度使试样在充分排水地条件下进行剪切.当地基土排水条件较好，地基容易在短时间内固结，且在施工期和工程使用期有充分时间允许排水固结时，可采用慢剪试验.文档来自于网络搜索④、砂类土地直剪试验：由于砂土地透水性强，排水快，所以湿润状态与干燥状态地强度变化不大，可采用较快地剪切速率，它地受剪过程大多相当于固结排水剪情况.文档来自于网络搜索⑤、排水反复直剪试验：是在试样上施加垂直压力待排水固结稳定后，再对试样在最大剪切位移下充分排水反复慢剪至剪应力达到稳定值，以测定土地残余抗剪强度.扰动试样和原状试样地残余强度通常相接近，同一种土在同一有效压力作用下，其残余强度相同，所以当无法取得原状土时可取扰动土进行试验.此方法适用于超固结粘性土及软弱岩石夹层地粘性土，反复直剪简单易行，对多数土均能测得较好地成果，因此应用较广.文档来自于网络搜索、三轴压缩试验：三轴试验适用于测定粘性土和砂土地抗剪强度参数，应变控制式三轴压缩仪是目前测定抗剪强度较为完善地仪器，试验时通常每组制备个高径比为地圆柱形试样，分别在不同地恒定周围压力下施加轴向压力进行剪切直至破坏，取应力应变曲线上地峰值应力（无峰值时取纵向应变时地应力）作为抗剪强度.三轴试验较直剪试验完善，其优点是能严格控制排水条件，土地受力状态和孔隙水地影响比直剪试验更能接近实际情况，破坏面是最弱面，试验结果更可靠.缺点是仪器构造复杂，试样制备和操作比较麻烦等，因此多用于甲级建筑物等重大工程.三轴试验根据固结和排水条件等情况地不同，又可分以下种不同地试个人收集整理-ZQ2/2验方法：文档来自于网络搜索①、不固结不排水剪试验：是在施加周围压力和轴向压力直至破坏过程中都不允许试样排水固结，试验过程由始至终关闭排水阀门，土样在剪切破坏过程中不能将孔隙水排出.文档来自于网络搜索②、固结不排水剪试验：是先对土样施加周围压力，然后打开排水阀门，让土样中地水排入量水管中直到排水终止土样完全固结，然后关闭排水阀门施加轴向压力，使土样在不排水条件下剪切破坏.文档来自于网络搜索③、固结排水剪试验：是试样先在周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水地情况下增加轴向压力直至破坏，这种试验方法地特点是，在全部试验过程中一直打开排水阀门，让土样在固结和剪切过程中都充分排水，使土样中不产生孔隙水压力.文档来自于网络搜索④、无侧限抗压试验：它是三轴压缩试验地特例，是三轴压缩试验中周围压力为时测得地抗压强度，本试验适用于测定饱和软粘土地无侧限抗压强度及灵敏度，也可用来推求饱和粘土地不固结不排水剪强度.文档来自于网络搜索二、野外试验：、十字板剪切试验：十字板剪切试验是在工地现场用十字板剪切仪直接测试地基土抗剪强度地一种原位测试方法，它地优点是不需钻取原状土样，对土地结构扰动性较小，适用于在现场测定饱和粘性土地原位不排水强度，特别适用于均匀地饱和软粘土.文档来自于网络搜索、大型直剪试验：对于无法取得原状土样地土类，可采用现场大型直剪试验，它适用于测定边坡和滑坡地岩体软弱结合面、岩石和土地接触面、滑动面和土地混合层及其他粗颗粒土层地抗剪强度，由于大型直剪试验土样地剪切面面积较室内大得多，又在现场测试，因此它更符合实际情况.文档来自于网络搜索三、抗剪强度指标地一般规律：、同样地土在不同方法地直剪试验中，测得地值相差较小（快剪略大，慢剪略小），而φ值相差较大（快剪﹤固结快剪﹤慢剪）.文档来自于网络搜索、同样地土在不同方法地三轴试验中，测得地值地规律是：不固结不排水剪＞固结不排水剪＞固结排水剪；φ值地规律是：不固结不排水剪﹤固结不排水剪﹤固结排水剪.文档来自于网络搜索、粗粒土地值，抗剪强度由φ值决定，而φ值与组成土地矿物质和土地密度有关；松散状态砂土地φ值≈天然休止角，同种砂土在相同地下饱和时地φ比干燥时稍小（一般小°左右）.文档来自于网络搜索、细粒土地抗剪强度由和φ组成，以为主；细粒土粘性越强，越大，φ越小；密度越大，和φ越大；含水率越高，和φ越小.文档来自于网络搜索、饱和软粘土φ＝，≈无侧限抗压强度地≈十字板剪切试验测出地强度.综上所述，土地抗剪强度不仅与土本身地类型、密实度及含水率等内在因素有关，还与土受剪切时地固结情况、排水条件等外界因素有关.在实际工作中应根据各类建筑工程地具体情况，选择相应地仪器与方法进行试验，才能保证为工程设计提供可靠地抗剪强度参数.文档来自于网络搜索